・水晶発振回路マッチング事例  
 
 
 ・実際の発振回路マッチングテスト例
・テストに使用したIC =
 モータ制御用マイコン (国内メーカ)

テストの条件    
 電圧  +5.0Vdd 
 温度  室温にて 
 サンプル数  各1pc 
  ( 上図の赤のが電流の流れる方向。Rf は無しにて )  

・テスト結果
 (A) HC-49U/S-SMD 12.500MHz を使用した場合 ( 等価直列抵抗値:45Ω以下、ドライブレベル:300uW 以下 ) 
・負荷容量=12pF の場合
- C1 コンデンサ C2 コンデンサ 外部Rf 抵抗  周波数偏差 負性抵抗 ドライブレベル  状態
1 22pF 22pF 無し  -22.96ppm  1,350Ω以上  約 338μW
2 18pF 22pF 無し  +1.28ppm  1,530Ω以上  約 264μW
3 22pF 18pF 無し  -4.88ppm  1,585Ω以上  約 248μW
4 18pF 18pF 無し  +12.56ppm  1,752Ω以上  約 240μW
・負荷容量=16pF の場合
- C1 コンデンサ C2 コンデンサ 外部Rf 抵抗  周波数偏差 負性抵抗 ドライブレベル  状態
5
27pF 27pF 無し +5.04ppm  981 Ω以上  約 427μW X
6
33pF 27pF 無し  -14.24ppm  833 Ω以上  約 429μW X
7
27pF 33pF 無し  -10.0ppm  826 Ω以上  約 496μW X
8
33pF 33pF 無し  -34.72ppm  674 Ω以上  約 650μW X
 (B) HC-49U/S-SMD 10.000MHz を使用した場合 ( 等価直列抵抗値:45Ω以下、ドライブレベル:300uW 以下 ) 
 ・負荷容量=12pF の場合
- C1 コンデンサ C2 コンデンサ 外部Rf 抵抗  周波数偏差 負性抵抗 ドライブレベル  状態
1 22pF 22pF 無し  -26.0ppm  2,062Ω以上  約 246μW
2 18pF 22pF 無し  -0.40ppm  2,386Ω以上  約 199μW
3 22pF 18pF 無し  -12.1ppm  2,385Ω以上  約 186μW
4 18pF 18pF 無し  +13.4ppm  2,777Ω以上  約 178μW
・負荷容量=16pF の場合
- C1 コンデンサ C2 コンデンサ 外部Rf 抵抗  周波数偏差 負性抵抗 ドライブレベル  状態
5 27pF 27pF 無し  -0.80ppm  1,390Ω以上  約 330μW
6 33pF 27pF 無し  -12.7ppm  1,291Ω以上  約 331μW
7 27pF 33pF 無し  -9.40ppm 1,292Ω以上  約 388μW
8 33pF 33pF 無し  -28.8ppm  1,104Ω以上  約 457μW X
 (C) HC-49U/S-SMD 8.000MHz を使用した場合 ( 等価直列抵抗値:50Ω以下、ドライブレベル:300uW 以下 ) 
 ・負荷容量=12pF の場合
- C1 コンデンサ C2 コンデンサ 外部Rf 抵抗  周波数偏差 負性抵抗 ドライブレベル  状態
1 22pF 22pF 無し  -23.37ppm 3,244Ω以上  約 248μW
2 18pF 22pF 無し -0.87ppm 3,764Ω以上  約 202μW
3 22pF 18pF 無し  -5.50ppm 3,668Ω以上  約 191μW
4 18pF 18pF 無し  +13.62ppm 4,373Ω以上  約 180μW
 ・負荷容量=16pF の場合
- C1 コンデンサ C2 コンデンサ 外部Rf 抵抗  周波数偏差 負性抵抗 ドライブレベル  状態
5 27pF 27pF 無し  +0.62ppm  2,338Ω以上  約 335μW
6 33pF 27pF 無し  -12.12ppm  1,992Ω以上  約 339μW
7 27pF 33pF 無し  -9.12ppm 2,011Ω以上  約 378μW
8 33pF 33pF 無し  -25.37ppm  1,701Ω以上  約 449μW X

※ 負荷容量=12pF の場合で、2,3,及び4 の定数にて 周波数、ドライブレベル、負性抵抗とも概ね良好な傾向。
※ 負荷容量=16pFの場合で、6〜8ともドライブレベルが高く出ており、振動子規格を超えている傾向。




 発振回路のマッチングの結果は、主に以下に依存します。

  ・発振回路のアンプ素子(マイコン内の発振回路)の特性
  ・水晶振動子の周波数及び特性(抵抗値、端子間容量、直列容量など)、
  ・周辺素子(コンデンサ、抵抗)

 傾向としては以下になります。

  ・一般に、発振周波数が低い方が負性抵抗は大きくなります。
   (上記結果で、同じ負荷容量のもので周波数毎に比べて見ると分かりやすい)
  ・外付けコンデンサの値を上げると負性抵抗は減少し、ドライブレベルは増加し、周波数は下がります。

 負性抵抗(発振余裕度) の確認は非常に重要です。

 今回のマイコンでは負性抵抗が非常に大きな値を得ることが出来ていましたが、実際にはここまでの負性抵抗が
 取れないことは多々あります(周波数が高かったり、アンプの周波数特性が低いなどにより)。
 十分な負性抵抗が取れていないことも多々ありますので注意が必要です。
 
 ※ 量産時にはかならず事前にチェックされることをお勧めします。

ご注意事項等
・テスト結果はあくまでテストに使用した基板でのテスト結果です。個体差ばらつきは必ずあると考えられます。
 あくまで参考結果としてご理解ください。
・水晶振動子は同じ周波数でも型番の違いにより各パラメーター(抵抗値、端子間容量、直列容量、インダクタンス特性)が
 異なり、そのため回路マッチングの結果も異なってきます。
 評価を行う場合には実際に使用される基板と水晶振動子の組み合わせで評価をされて下さい。
・発振回路のアンプ素子(マイコン内の発振回路)の特性が大きく負性抵抗などの結果に影響します。
 マイコンの機種によって上記結果と全く異なる結果になりますので、必ず使用されるマイコンにてご確認をされて下さい。
 ・HC-49U/S 及び HC-49U/S-SMD はパッケージサイズが大きいものの、その分、等価直列抵抗値が小さい メリットがあります。
 一般により小さなパッケージの振動子では等価直列抵抗値が大きくなります。


  なお量産前提の場合は、弊社で回路マッチング調査のサービスを行っています。
 (対象は弊社の水晶振動子のみ、他社様の製品のマッチング評価は行っておりません)
 ご相談は弊社の営業窓口までお気軽にお問い合わせ下さい。


(注) このページ内のデータ数値はあくまで目安になるものとしての値を提示しています。このデータをもとに
   弊社の関与しないところで設計等された場合に何らかのトラブルが発生したとしても一切の責任は
   負いかねますので予めご了解ください。



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